DE3707352C2

DE3707352C2 - Mixing device for at least two gases

Info

Publication number: DE3707352C2
Application number: DE3707352A
Authority: DE
Inventors: Kurt Stoll; Udo Preusler; Emil Fakner
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 1987-03-07
Filing date: 1987-03-07
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2007-03-08
Also published as: DE3707352A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung für wenig stens zwei Gase, die von unter Druck stehenden Vorrats behältern aus über Zuleitungen und eine Mischkammer einem die fertige Gasmischung bereitstellenden Drucksystem zu geführt werden, nach der Gattung des Anspruchs 1.The invention relates to a mixing device for little At least two gases, from pressurized stocks containers from one via feed lines and a mixing chamber the pressure system providing the finished gas mixture are performed, according to the preamble of claim 1.

Bei derartigen Mischvorrichtungen für Gase besteht oftmals die Forderung, daß in der fertigen Gasmischung die Konzen trationen der einzelnen Bestandteile sehr exakt sein müssen. Diese Genauigkeit muß bei Gasentnahmen unter schiedlicher Größe und bei Temperaturschwankungen über einen weiten Bereich gewährleistet sein. Diesen Forderungen werden bekannte Gasmischanlagen nicht oder nur dann ge recht, wenn aufwendige und teure Einzelkomponenten ver wendet werden.Such mixing devices for gases often exist the requirement that the conc trations of the individual components have to. This accuracy must be taken when taking gas of different sizes and in the event of temperature fluctuations a wide range can be guaranteed. These demands known gas mixing plants are not or only then right, when complex and expensive individual components ver be applied.

Eine Mischvorrichtung der eingangs genannten Gattung ist aus der GB 1 122 817 bekannt. Die bekannte Mischvorrich tung ist jedoch lediglich schematisch dargestellt und be schrieben, ohne daß die vorstehend genannten Probleme bezüglich der exakten Bestimmung der Konzentrationen, der Genauigkeit bei Gasentnahmen unterschiedlicher Größe und bei Temperaturschwankungen angesprochen oder Lösungswege aufgezeigt würden.A mixing device of the type mentioned is known from GB 1 122 817. The well-known mixing device However, device is only shown schematically and be wrote without the problems mentioned above with regard to the exact determination of the concentrations, the Accuracy in gas sampling of different sizes and addressed in case of temperature fluctuations or possible solutions would be shown.

In der GB 1 130 692 ist eine ähnliche Vorrichtung mit einem Druckvorratsbehälter offenbart, die eine Schalt hysterese aufweist. Auch dort werden die angesprochenen Probleme nicht oder nicht in ausreichendem Maße gelöst.A similar device is described in GB 1 130 692 a pressure reservoir discloses a switching hysteresis. There are also those addressed Problems not solved or not solved sufficiently.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mischvorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaf fen, bei der die Mischgenauigkeit auch bei schwankender Gasentnahme und schwankenden Temperaturen gewährleistet ist und die einen einfachen und kompakten Aufbau aufweist.The invention is therefore based on the object Sheep mixing device of the type mentioned fen, where the mixing accuracy even with fluctuating Gas extraction and fluctuating temperatures guaranteed is and has a simple and compact structure.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of Claim 1 solved.

Mittels der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung können beispielsweise bei der Mischung der Gase CO₂ und N₂ aus je einer Flasche diese so vermischt werden, daß eine CO₂- Konzentration von beispielsweise 30% mit einer Genauigkeit von ± 1% erreicht werden kann. Diese Genauigkeit wird noch bei Temperaturschwankungen zwischen 0-40° sowie bei Gasentnahmen zwischen 0 und 100 l/min gewährleistet, wenn das Gasgemisch in einem Kessel mit 50 l Volumen unter einem Mindestdruck von 2,5 bar bereitgestellt ist. Die turbulente Strömung durch Drosseln ist druckabhängig, so daß zum Abgleich der Arbeitspunkte zunächst über die vor geschalteten Druckregler ein konstanter Druck der zugeführten Gase erzeugt wird. Druckschwankungen von einigen Prozent sind dabei zulässig und führen nicht zu entsprechenden Arbeitspunktschwankungen. Nach dem somit exakten Mischen der Gase in der Mischkammer werden diese dann einer Ventilanordnung zugeführt, die den Ausgangs druck auf einen konstanten Wert regelt. Damit bei beliebi ger Gemischentnahme das Mischungsverhältnis aufrecht erhalten bleibt, wird durch diese Ventilanordnung die Zu führung des Gases erst zugeschaltet, wenn durch Gemisch entnahme der Kesseldruck unter einen vorgegebenen Wert sinkt. Dabei muß der Gaszufluß groß im Vergleich zum Gas abfluß sein.By means of the mixing device according to the invention for example, when mixing the gases CO₂ and N₂ from each a bottle they are mixed so that a CO₂ Concentration of, for example, 30% with an accuracy of ± 1% can be achieved. This accuracy will still with temperature fluctuations between 0-40 ° and at Gas withdrawals between 0 and 100 l / min guaranteed, if the gas mixture in a boiler with a volume of 50 l a minimum pressure of 2.5 bar is provided. The turbulent flow through throttles is pressure dependent, so that to compare the working points first over the before switched pressure regulator a constant pressure of supplied gases is generated. Pressure fluctuations of a few percent are permissible and do not lead corresponding fluctuations in the working point. After that the gases in the mixing chamber are precisely mixed then fed to a valve assembly which is the output regulates pressure to a constant value. So with any the mixture ratio is maintained is retained, the valve arrangement is the Zu The gas is only switched on when it is mixed removal of the boiler pressure below a predetermined value sinks. The gas inflow must be large compared to the gas be outflow.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung besteht darin, daß sie aus wenigen einfachen Komponenten zusammengefügt werden kann, durch deren Zusammenwirken die hohe Genauigkeit erreicht wird. Diese Komponenten lassen sich auch auf einfache Weise zu einer kompakten Einheit zusammenfügen.Another advantage of the mixing device according to the invention is that it consists of a few simple components can be put together, by their interaction the high accuracy is achieved. Let these components also easily become a compact unit put together.

Zur weiteren Erhöhung der Genauigkeit des Mischverhält nisses, das nicht zuletzt von der Genauigkeit der Druck regler abhängt, sind diese als Feindruckregler ausgebildet und mit einer Dämpfungsvorrichtung versehen.To further increase the accuracy of the mixing ratio nisses, not least of the accuracy of the pressure depends on the regulator, these are designed as fine pressure regulators and provided with a damping device.

Besonders vorteilhaft erweist sich auch die Ausbildung des Drucksensors als Venturi-Düse, da hierdurch die Schalt tendenz der Ventilanordnung verstärkt werden kann, wobei schleichende Gasdurchflüsse verhindert werden können.The training of the Pressure sensor as a Venturi nozzle, as this means that the switching tendency of the valve arrangement can be reinforced, wherein creeping gas flows can be prevented.

Durch die Verwendung einer Ventilanordnung mit einstell barer Schalthysterese kann der Druck des Gasgemisches sehr exakt vorgegeben und ein unnötiges Hin- und Herschalten der Ventilanordnung vermieden werden. Hierdurch kann auch eine optimale Anpassung der gewünschten Genauigkeit im Hinblick auf die jeweils vorgenommene Gasentnahme statt finden.By using a valve arrangement with adjust Switching hysteresis can be the pressure of the gas mixture very exactly specified and an unnecessary switching back and forth the valve arrangement can be avoided. This can also an optimal adjustment of the desired accuracy in the With regard to the gas extraction made Find.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Mischvorrichtung möglich.By the measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements of in the mixing device specified in claim 1 possible.

Durch Integration der Mischkammer, der Festdrosseln, der Einstelldrosselanordnung, der Druckregler und der Ver bindungsleitungen in einem Block wird ein besonders kom pakter und leicht handhabbarer Aufbau erreicht. Gesonderte Leitungen, die Anlaß zu Störungen geben könnten, verlaufen innerhalb des Blocks und sind daher gegen mechanische Be schädigungen geschützt. Vorzugsweise besteht der Block dabei aus zwei Teilen, wobei an den gegenseitigen Anlage flächen die Mischkammer und/oder zusätzliche Leitungen gebildet werden.By integrating the mixing chamber, the fixed throttles, the Setting throttle arrangement, the pressure regulator and the ver connection lines in a block becomes a particularly com compact and easy-to-use structure achieved. Separate Lines that could give rise to faults are running inside the block and are therefore against mechanical loading damage protected. The block preferably exists thereby from two parts, whereby at the mutual plant surface the mixing chamber and / or additional lines be formed.

Die Druckregler können auf einfache Art eingestellt bzw. in ihrem Druckwert verstellt werden, indem mit einem Gehäuse umgebene Einstellfedern dieser Druckregler an dem Block angebracht sind, wobei Einstellglieder am Gehäuse eingestellt werden.The pressure regulators can be set or their pressure value can be adjusted by using a Adjustment springs surrounded by this pressure regulator on the housing Block are attached, with adjusters on the housing can be set.

Durch die Anordnung auch der Ventilkammer und gegebenen falls des Drucksensors an oder in diesem Block wird die Integration noch verbessert, so daß die gesamte Misch vorrichtung mit allen ihren Bestandteilen als kompakte Einheit ausgebildet werden kann.Due to the arrangement of the valve chamber and given if the pressure sensor is on or in this block, the Integration still improved, so that the entire mix device with all its components as a compact Unity can be trained.

Zur Erhöhung der Schaltpräzision und zur Erzielung einer möglichst geringen entweichenden Gasmenge bei den Schalt vorgängen besteht die Ventilanordnung aus einem in die Ausgangsleitung der Mischkammer geschalteten Drucksteuer ventil, das durch den vorzugsweise unmittelbar nachge schalteten Drucksensor über eine, die Schalthysterese aufweisende Druckschaltventilanordnung steuerbar ist. Diese ist zur Erzielung eines möglichst kompakten Aufbaus als 3/3-Wegeventil mit zwei die beiden Schaltpunkte be stimmenden Federn ausgebildet, deren Federkraft jeweils getrennt einstellbar ist.To increase the switching precision and to achieve a The smallest possible amount of gas escaping from the switch operations, the valve assembly consists of one in the Output line of the mixing chamber switched pressure control valve, which by the preferably immediately nachge switched pressure sensor via one, the switching hysteresis having pressure switching valve arrangement is controllable. This is to achieve the most compact possible structure as a 3/3-way valve with two be the two switching points tuning springs formed, the spring force of each can be set separately.

Durch die Anordnung der Einstelldrossel parallel zur Fest stelldrossel ist eine größere Linearität des druckabhängi gen Durchflusses gegeben, und die Arbeitspunkte können besser abgeglichen werden. Die Einschaltdrossel braucht nur einen sehr geringen Durchfluß einzustellen, um Toleranzen der Festdrossel und des Druckreglers auszu gleichen. Auch dies eröffnet die Möglichkeit einer sehr exakten Einstellung des Durchflusses. Selbstverständlich kann mit dieser Einstelldrossel auch bewußt das Mischungs verhältnis variiert werden. By arranging the setting throttle parallel to the fixed throttle is a greater linearity of the pressure-dependent given flow and the operating points can be better matched. The starting choke needs to set only a very small flow to Tolerances of the fixed throttle and the pressure regulator same. This also opens up the possibility of a very exact adjustment of the flow. Of course can also consciously mix with this setting throttle ratio can be varied.

Durch Verwendung von Druckreglern mit jeweils demselben Regeldruck kann das Mischungsverhältnis durch das Quer schnittsverhältnis der Festdrosseln in erster Näherung vorgegeben werden, wobei die Feineinstellung durch die Einstelldrossel erfolgt.By using pressure regulators with the same Control pressure can change the mixing ratio through the cross cutting ratio of the fixed chokes in a first approximation be specified, with the fine adjustment by the Setting throttle is used.

Die Dämpfungsvorrichtung weist zweckmäßigerweise einen das druckabhängig bewegbare Regelglied umfassenden O-Ring auf. Damit Durchmessertoleranzen dieses O-Rings nicht in das Dämpfungsverhalten eingehen, ist der O-Ring in einer ihn von der Umfangsseite her gegen das Regelglied drückenden Halterung eingebettet. Diese ist in vorteilhafter Weise als ringförmiger, eine Axialverschiebung verhindernder Einsatz in einem Führungsteil für das Regelglied ausge bildet, so daß ein leichtes und exaktes Einsetzen des O- Rings möglich ist. Um eine Verschiebung durch die Ein wirkung von unter Druck stehenden Gasen zu verhindern, ist dieser O-Ring in axialer Richtung von bei den Seiten her mittels Zuführungen mit dem geregelten Druck beaufschlagt. Diese Zuführungen können zweckmäßigerweise als Schlitze ausgebildet sein.The damping device expediently has a pressure-dependent movable control element comprising O-ring. So that diameter tolerances of this O-ring are not included in the Damping behavior, the O-ring is in one him pressing against the control element from the circumferential side Bracket embedded. This is advantageous as a ring-shaped one that prevents axial displacement Use in a guide part for the control element forms, so that an easy and precise insertion of the O- Rings is possible. To a shift through the one to prevent the effect of pressurized gases this O-ring in the axial direction from the sides by means of feeds with the regulated pressure. These feeds can expediently as slots be trained.

Ausführungsbeispiele der Erfindungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Embodiments of the invention examples of the invention are shown in the drawing and in the following Description explained in more detail. Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungs beispiels einer Mischvorrichtung, Fig. 1 is a block diagram of a first execution example of a mixing device,

Fig. 2 eine weitere Darstellung des ersten Ausführungs beispiels, wobei der Mischbereich konkret aus gebildet und in einer Schnittdarstellung gezeigt ist, Fig. 2 is a further illustration of the first example of execution, wherein the mixing region is formed of concrete and shown in a sectional view,

Fig. 3 eine Detaildarstellung der Dämpfung des Regel glieds in den Druckreglern und Fig. 3 is a detailed representation of the damping of the control member in the pressure regulator and

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungs beispiels der Mischvorrichtung. Fig. 4 is a block diagram of a second embodiment example of the mixing device.

Eine Mischvorrichtung für unter Druck stehende Gase, wie sie im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wird, ist in vielen technischen Gebieten einsetzbar, bei spielsweise in der Gastronomie, wo zur Erzeugung eines definierten Bierschaums dem Bier eine definierte Mischung von CO₂ und N₂ unter einem ganz bestimmten Druck zugesetzt werden muß. Um für den rauhen Betrieb in Gaststätten und Brauereien geeignet zu sein, muß eine derartige Misch vorrichtung neben einer exakten funktionsweise auch einen kompakten, robusten Aufbau aufweisen und muß leicht in stallierbar sein. Diese Forderungen erfüllt die im folgen den beschriebene Mischvorrichtung.A mixing device for pressurized gases, such as they are described below using exemplary embodiments is used in many technical fields, at for example in the catering trade, where to generate a a defined mixture of beer foam of CO₂ and N₂ added under a certain pressure must become. In order for the rough operation in restaurants and Such a mix must be suitable for breweries device in addition to an exact function also one have a compact, robust construction and must be light in be installable. These requirements are met in the following the mixing device described.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel befinden sich die Gase CO₂ und N₂ in komprimierter Form in zwei Vorratsbehältern 10, 11. Der Vorratsbehälter 10 ist über die Reihenschaltung eines Druckreglers 12 mit einer Festdrossel 13 mit einer Mischkammer 14 verbunden. Parallel zur Festdrossel 13 ist eine Einstelldrossel 15 geschaltet. Der Vorratsbehälter 11 ist in ähnlicher Weise über einen Druckregler 16 und eine Festdrossel 17 ebenfalls mit der Mischkammer 14 verbunden.In the first embodiment shown in Fig. 1, the gases CO₂ and N₂ are in compressed form in two storage containers 10 , 11th The reservoir 10 is connected via the series connection of a pressure regulator 12 with a fixed throttle 13 to a mixing chamber 14 . An adjusting throttle 15 is connected in parallel with the fixed throttle 13 . The reservoir 11 is likewise connected to the mixing chamber 14 via a pressure regulator 16 and a fixed throttle 17 .

Der Ausgang der Mischkammer 14 ist über eine Druckleitung 18 mit einem die fertige Gasmischung bereitstellenden Druckbehälter 19 verbunden. In diese Druckleitung 18 ist ein als 2/2-Wegeventil ausgebildetes Drucksteuerventil 20 geschaltet, dem ein als Venturi-Düse ausgebildeter Drucksensor 21 nachgeschaltet ist. Das Druckmeßsignal dieses Drucksensors 21 ist dem Steuereingang eines als 3/3-Wegeventil ausgebildeten Druckschaltventils 22 zuge führt, das eine einstellbare Hysterese aufweist. Diese wird durch zwei, die beiden Schaltpunkte vorgebende, ein stellbare Federn 23, 24 bestimmt. Mittels des Druckschalt ventils 22 kann die Druckleitung 18 mit dem Steueranschluß des Drucksteuerventils 20 verbunden oder von diesem getrennt werden.The outlet of the mixing chamber 14 is connected via a pressure line 18 to a pressure vessel 19 providing the finished gas mixture. In this pressure line 18 , a pressure control valve 20 designed as a 2/2-way valve is connected, which is followed by a pressure sensor 21 designed as a venturi nozzle. The pressure measurement signal of this pressure sensor 21 leads to the control input of a pressure switching valve 22 designed as a 3/3-way valve, which has an adjustable hysteresis. This is determined by two, the two switching points, an adjustable springs 23 , 24 . By means of the pressure switching valve 22 , the pressure line 18 can be connected to or separated from the control connection of the pressure control valve 20 .

Der hohe und nicht konstante Druck in den Vorratsbehältern 10, 11 wird mittels der Druckregler 12, 16 auf einen kon stanten Druck von beispielsweise 5,7 bar reduziert. In Abhängigkeit der Drosselquerschnitte der Festdrosseln 13, 17 strömen die beiden Gase zur Mischkammer 14 und werden dort vermischt. Das Mischungsverhältnis kann durch die Querschnitte der beiden Festdrosseln 13, 17 vorgegeben werden. Fertigungstoleranzen dieser Festdrosseln 13 sowie Fertigungsabweichungen der Druckregler 12 können mittels der Einstelldrossel 15 ausgeglichen werden, so daß das Mischungsverhältnis der beiden Gase sehr exakt eingestellt werden kann. Im vorliegenden Beispiel soll es aus 30% CO₂ und 70% N₂ bestehen. Die Strömung in den Drosseln 13, 15, 17 ist überkritisch, so daß alleine der Querschnitt und der Sekundärdruck dieser Drosseln den Gasdurchsatz und dadurch das Mischungsverhältnis bestimmt. Der Ausgangs druck der Druckregler 12, 16 kann dabei innerhalb bestimm ter Grenzen von einigen 1/10 bar schwanken, ohne daß dadurch Verschiebungen der Arbeitspunkte der Drosseln die Folge wären. Größere Schwankungen sind bei der geforderten Genauig keit von ± 1% nicht gestattet, so daß die Druckregler 12, 16 als Feindruckregler ausgebildet sein müssen. Da die Einstelldrossel 15 nur Toleranzen auszugleichen hat und dadurch im Vergleich zu den Festdrosseln 13 nur einen sehr geringen Durchfluß aufweist, kann die Einstellung sehr exakt erfolgen. Selbstverständlich ist es auch möglich, mit Hilfe der Einstelldrossel 15 das Mischungsverhältnis gezielt zu verändern.The high and non-constant pressure in the storage containers 10 , 11 is reduced by means of the pressure regulator 12 , 16 to a constant pressure of, for example, 5.7 bar. Depending on the throttle cross sections of the fixed throttles 13 , 17 , the two gases flow to the mixing chamber 14 and are mixed there. The mixing ratio can be specified by the cross sections of the two fixed throttles 13 , 17 . Manufacturing tolerances of these fixed throttles 13 and manufacturing deviations of the pressure regulator 12 can be compensated for by means of the adjusting throttle 15 , so that the mixing ratio of the two gases can be set very precisely. In the present example, it should consist of 30% CO₂ and 70% N₂. The flow in the throttles 13 , 15 , 17 is supercritical, so that only the cross section and the secondary pressure of these throttles determine the gas throughput and thereby the mixing ratio. The output pressure of the pressure regulator 12 , 16 can fluctuate within certain ter limits of a few 1/10 bar, without this resulting in shifts in the operating points of the throttles. Larger fluctuations are not permitted at the required accuracy of ± 1%, so that the pressure regulator 12 , 16 must be designed as a fine pressure regulator. Since the setting throttle 15 only has to compensate for tolerances and therefore has only a very low flow compared to the fixed throttles 13 , the setting can be carried out very precisely. Of course, it is also possible to change the mixing ratio in a targeted manner using the setting throttle 15 .

Das Gemisch fließt nun von der Mischkammer 14 über das geöffnete Drucksteuerventil 20 zum Druckbehälter 19, der beispielsweise als Kessel mit 50 l Inhalt ausgebildet sein kann. Übersteigt der im Druckbehälter 19 ansteigende Druck einen ersten Grenzwert von beispielsweise 2,7 bar, so schaltet das Druckschaltventil 22 gegen die Kraft der ersten Feder 23 in seine mittlere Schaltstellung, in der alle angeschlossenen Leitungen voneinander getrennt sind. Der Druck wird mittels des Drucksensors 21 unmittelbar nach dem Drucksteuerventil 20 abgefragt, so daß selbstver ständlich eine Korrektur in Abhängigkeit des Druckabfalls bis zum Druckbehälter 19 erforderlich ist, da tatsächlich die Regelung in Abhängigkeit des Drucks in diesem Druck behälter 19 erfolgen soll.The mixture now flows from the mixing chamber 14 via the open pressure control valve 20 to the pressure vessel 19 , which can be designed, for example, as a 50 liter tank. If the pressure rising in the pressure vessel 19 exceeds a first limit value of, for example, 2.7 bar, the pressure switching valve 22 switches against the force of the first spring 23 into its middle switching position, in which all the connected lines are separated from one another. The pressure is queried by means of the pressure sensor 21 immediately after the pressure control valve 20 , so that, of course, a correction depending on the pressure drop to the pressure vessel 19 is required, since in fact the regulation depending on the pressure in this pressure vessel 19 should take place.

Wird ein zweiter Schaltdruck von beispielsweise 4 bar überschritten, so schaltet das Druckschaltventil 22 in seine dritte Schaltstellung und verbindet dadurch die Druckleitung 18 mit dem Steueranschluß des Drucksteuerven tils 20, das dadurch den weiteren Durchfluß sperrt. Der zweite Schaltdruck von 4 bar wird durch die gemeinsame Gegenkraft der Federn 23, 24 bestimmt, wobei infolge der Einstellbarkeit dieser Federn die beiden Schaltpunkte und damit die Hysterese variabel vorgebbar ist.If a second switching pressure of, for example, 4 bar is exceeded, the pressure switching valve 22 switches to its third switching position and thereby connects the pressure line 18 to the control connection of the Drucksteuerven valve 20 , which thereby blocks the further flow. The second switching pressure of 4 bar is determined by the common counterforce of the springs 23 , 24 , the two switching points and thus the hysteresis being variable as a result of the adjustability of these springs.

Erst wenn durch Gemischentnahme der Druck im Druckbehälter 19 wieder unter 2,7 bar absinkt, wird über die erste Schalt stellung des Druckschaltventils 22 das Drucksteuerventil 20 wieder geöffnet, so daß Gemisch von der Mischkammer 14 zum Druckbehälter 19 fließen kann. Damit bei beliebiger Gemischentnahme aus dem Druckbehälter 19 das Mischungsver hältnis gleich bleibt, muß - wie bereits angegeben - der Sekundärdruck immer den gleichen zeitlichen Verlauf - wie beschrieben - haben, und zweitens muß der Gaszufluß groß sein im Vergleich zum Gasabfluß.Only when the pressure in the pressure vessel 19 drops below 2.7 bar again through mixture removal, is the pressure control valve 20 opened again via the first switching position of the pressure switching valve 22 , so that mixture can flow from the mixing chamber 14 to the pressure vessel 19 . So that the mixture ratio remains the same at any mixture removal from the pressure vessel 19 , - as already stated - the secondary pressure must always have the same time profile - as described - and secondly, the gas inflow must be large compared to the gas outflow.

Die Ausbildung des Drucksensors 21 als Venturi-Düse ver stärkt die Schalttendenz des Druckschaltventils 22 und damit die des verstärkenden Drucksteuerventils 20. Durch flüsse durch den Drucksensor 21 wirken sich am Steuer eingang des Druckschaltventils 22 druckmindernd aus und verstärken dadurch die Rückschalttendenz. Schleichende Durchflüsse können dadurch vermieden werden. Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 nochmals in einer konstruktiv detaillierteren Weise wiedergegeben, zumindest was die Bauteile 10-17 anbetrifft. Gleiche oder gleich wirkende Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals im Detail beschrieben.The formation of the pressure sensor 21 as a Venturi nozzle ver strengthens the switching tendency of the pressure switching valve 22 and thus that of the amplifying pressure control valve 20th Flows through the pressure sensor 21 have a pressure reducing effect on the control input of the pressure switching valve 22 and thereby reinforce the downshift tendency. Creeping flows can be avoided. The exemplary embodiment shown in FIG. 1 is shown again in FIG. 2 in a structurally more detailed manner, at least as far as components 10-17 are concerned. The same or equivalent components are provided with the same reference numerals and are not described again in detail.

In einem aus zwei Teilen 25, 26 bestehenden Block sind die Bauteile 12-14 untergebracht, wobei die Mischkammer 14 als Raum zwischen diesen Teilen 25, 26 gebildet ist und von diesen begrenzt wird. Im oberen Teil 25 des Blocks münden zu beiden Seiten Zuleitungen 27, 28 von den Vorrats behältern 10, 11. Sie münden in Ventilkammern 29, 30 der beiden Druckregler 12,16, in denen das konusförmige Ende eines Ventilglieds 31, 32 in vertikaler Richtung verschieb bar angeordnet ist. Dieses Ventilglied 31, 32 ist verschieb bar in einem Führungsteil 33, 34 gelagert, das unten mit einem Ventilsitz 35, 36 versehen ist. Mit seinem oberen Ende liegt das Ventilglied 31, 32 jeweils an einem in einer Membran 37, 38 gehaltenen Anlageglied 39, 40 an. Zwei Gehäuse 41, 42 sind oben am oberen Teil 25 des Blocks befestigt und enthalten Federn 43, 44 zur Einstellung des Drucks. Diese Federn 43, 44 liegen jeweils mit ihrem unteren Ende am Anlageglied 39, 40 an, während sich ihr oberes Ende gegen eine Einstellscheibe 45, 46 abstützt, die mittels einer in einem Gewinde des Gehäuses 41, 42 geführten Einstellschraube 47, 48 verschiebbar ist.The components 12-14 are accommodated in a block consisting of two parts 25 , 26 , the mixing chamber 14 being formed as a space between these parts 25 , 26 and being delimited by them. In the upper part 25 of the block lead lines 27 , 28 from the storage containers 10 , 11 on both sides. They open into the valve chambers 29, 30 of the two pressure regulators 12,16 in which the cone-shaped end of a valve member 31, 32 displaceable in the vertical direction is arranged bar. This valve member 31 , 32 is slidably mounted in a guide part 33 , 34 which is provided at the bottom with a valve seat 35 , 36 . With its upper end, the valve member 31 , 32 lies against a contact member 39 , 40 held in a membrane 37 , 38 . Two housings 41 , 42 are fastened at the top to the upper part 25 of the block and contain springs 43 , 44 for adjusting the pressure. These springs 43 , 44 each rest with their lower end on the contact member 39 , 40 , while their upper end against one Adjusting washer 45 , 46 is supported, which is displaceable by means of an adjusting screw 47 , 48 guided in a thread of the housing 41 , 42 .

Von den Ventilkammern 29, 30 kann das jeweilige Gas zunächst am konischen Ende der Ventilglieder 31, 32 vorbei und durch die Führungsteile 33, 34 zu den Ausgängen 49, 50 der Druckregler 12, 16 gelangen. Von dort aus besteht jeweils eine Verbindung 51, 52 zu den von den Federn 43, 44 abgewandten Seiten der Membranen 37, 38. Steigt der Ausgangsdruck über einen eingestellten Wert an, so wird die jeweilige Membran 37, 38 gegen die Kraft der Feder 43, 44 angehoben,und das konische Ende des Ventilglieds 31, 32 gelangt in dichtende Anlage an den Ventilsitz 35, 36 und sperrt den weiteren Zufluß. Hierdurch sinkt der Ausgangsdruck wieder ab, und das Ventilglied 31, 32 öffnet wieder. From the valve chambers 29 , 30 , the respective gas can first pass the conical end of the valve members 31 , 32 and through the guide parts 33 , 34 to the outputs 49 , 50 of the pressure regulators 12 , 16 . From there, there is a connection 51 , 52 to the sides of the membranes 37 , 38 facing away from the springs 43 , 44 . If the output pressure rises above a set value, the respective diaphragm 37 , 38 is raised against the force of the spring 43 , 44 , and the conical end of the valve member 31 , 32 comes into sealing contact with the valve seat 35 , 36 and blocks the further one Inflow. As a result, the outlet pressure drops again and the valve member 31 , 32 opens again.

Um ein flattern eines solchen Ventils zu vermeiden und einen exakten geregelten Druck zu erreichen, ist eine Dämpfung erforderlich. Diese besteht zunächst üblicher weise aus einer Dämpfungsfeder 53, 54 in der Ventilkammer 29, 30. Darüber hinaus ist das Ventilglied 31, 32 zur Dämpfung noch von einem O-Ring 55, 56 umgeben, der im Führungsteil 33, 34 angeordnet ist. Dies wird anhand von Fig. 3 noch näher erläutert werden. Die Drosseln 13, 15, 17 sind in Kanälen des oberen Teils 25 des Blocks als Verengungen angeordnet. Als Einstelldrossel 15 kann eine bekannte Ausführung einer Einstelldrossel eingesetzt werden.In order to avoid such a valve fluttering and to achieve an exactly regulated pressure, damping is required. This initially usually consists of a damping spring 53 , 54 in the valve chamber 29 , 30 . In addition, the valve member 31 , 32 for damping is still surrounded by an O-ring 55 , 56 , which is arranged in the guide part 33 , 34 . This will be explained in more detail with reference to FIG. 3. The chokes 13 , 15 , 17 are arranged in the channels of the upper part 25 of the block as constrictions. A known embodiment of an adjusting throttle can be used as the adjusting throttle 15 .

Im unteren Teil 26 des Blocks sind neben der Mischkammer 14 noch Verbindungskanäle angeordnet, die ein Ansetzen der Bauteile 18-24 (ohne den Druckbehälter 19) an den Block erlauben, ohne daß zusätzliche Verbindungsleitungen außerhalb des Blocks erforderlich wären. Zur Vereinfachung der Darstellung wurden das Drucksteuerventil 20 und der Drucksensor 21 einerseits und das Druckschaltventil 22 andererseits jeweils durch gestrichelte Linien als Blöcke 57, 58 dargestellt, die unten an dem Teil 26 befestigt werden können. Dadurch entsteht ein sehr kompakter, klein volumiger und robuster Aufbau, für den keine zusätzlichen Leitungen installiert werden müssen. Auch eine Rückmelde leitung vom Druckbehälter 19 kann entfallen.In the lower part 26 of the block, connection channels are arranged next to the mixing chamber 14 , which allow the components 18-24 (without the pressure vessel 19 ) to be attached to the block without additional connecting lines outside the block being required. To simplify the illustration, the pressure control valve 20 and the pressure sensor 21, on the one hand, and the pressure switching valve 22, on the other hand, are each represented by broken lines as blocks 57 , 58 , which can be attached to the part 26 at the bottom. This creates a very compact, small-volume and robust structure for which no additional lines have to be installed. A feedback line from the pressure vessel 19 can also be omitted.

In Fig. 3 ist die Dämpfung des im Führungsteil 33 geführten Ventilglieds 31 detailliert dargestellt. Das Führungsglied 32 ist selbstverständlich entsprechend gedämpft. Der zur Dämpfung liegende O-Ring 55 wird von außen her durch einen ringförmigen Einsatz gegen das Ventilglied 31 gedrückt. Durchmessertoleranzen des O-Rings 55 werden dadurch eli miniert. Von oben her durch den Einsatz 59 geführte Schlitze 60 und von unten her durch das Führungsteil 33 geführte Schlitze 61 münden jeweils am O-Ring 55, so daß dieser von beiden Seiten her mit demselben Druck, nämlich dem Ausgangsdruck des Druckreglers 12, beaufschlagt wird und dadurch nicht axial verschoben werden kann. Diese axiale Verschiebung wird zusätzlich noch durch Absätze 62 am Einsatz 59 und durch eine untere Anlage am Führungsteil 33 verhindert. Das Ventilglied 31 erfährt dadurch eine gleichmäßige Dämpfung, die eine sehr exakte Einstellung des Regeldrucks erlaubt.In Fig. 3, the attenuation of the guided in the guide member 33 the valve member 31 is shown in detail. The guide member 32 is of course damped accordingly. The O-ring 55 lying for damping is pressed from the outside against the valve member 31 by an annular insert. Diameter tolerances of the O-ring 55 are thereby eliminated. Slots 60 guided from above through insert 59 and slots 61 guided from below through guide part 33 each open at O-ring 55 , so that the same pressure, namely the outlet pressure of pressure regulator 12 , is applied to it from both sides and cannot be axially displaced. This axial displacement is additionally prevented by shoulders 62 on the insert 59 and by a lower contact on the guide part 33 . The valve member 31 experiences a uniform damping, which allows a very precise adjustment of the control pressure.

Das in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel einer Mischvorrichtung entspricht weitgehend dem ersten Ausführungsbeispiel. Gleiche oder gleich wirkende Bauteile sind somit wieder mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben.The second exemplary embodiment of a mixing device shown in FIG. 4 largely corresponds to the first exemplary embodiment. Identical or identically acting components are therefore again provided with the same reference symbols and are not described again.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel treten hier anstelle des 3/3-Wegeventils 22 mit einstellbarer Hysterese zwei 3/2-Wegeventile 63, 64, denen jeweils ein Druckschalt ventil 65, 66 vorgeschaltet ist. Der Schaltdruck dieser Druckschaltventile 65, 66 ist jeweils getrennt einstellbar, so daß wiederum insgesamt eine Schalthysterese erzeugt
wird. Das Druckschaltventil 22 wird alternativ durch die beiden 3/2-Wegeventile 63, 64 in seine beiden Schaltstel lungen gelegt. Während das linke Druckschaltventil 65 den Durchlaß bei einem Sensordruck unter 2,7 bar freigibt, schaltet das rechte Druckschaltventil 66 bei einem Sensor druck über 4 bar. Hierdurch wird eine dem ersten Ausfüh rungsbeispiel entsprechende Schaltcharakteristik erzeugt.In contrast to the first embodiment, instead of the 3/3-way valve 22 with adjustable hysteresis, two 3/2-way valves 63 , 64 , each of which a pressure switching valve 65 , 66 is connected upstream. The switching pressure of these pressure switching valves 65 , 66 can each be set separately, so that again a switching hysteresis is generated
becomes. The pressure switching valve 22 is alternatively placed in the two switching positions by the two 3/2-way valves 63 , 64 . While the left pressure switching valve 65 releases the passage at a sensor pressure below 2.7 bar, the right pressure switching valve 66 switches at a sensor pressure above 4 bar. As a result, a switching characteristic corresponding to the first exemplary embodiment is generated.

Selbstverständlich können die beiden 3/2-Wegeventile 63, 64 zusammen mit den ihnen zugeordneten Druckschaltventilen 65, 66 als kompakte Einheiten ausgebildet sein, die ihrer seits wieder an den unteren Teil 26 des Blocks anschraub bar sind.Of course, the two 3/2-way valves 63 , 64 together with the pressure switching valves 65 , 66 assigned to them can be designed as compact units, which in turn can be screwed onto the lower part 26 of the block.

Die beschriebene Mischvorrichtung ist beispielhaft in der Anwendung zur Mischung zweier Gase beschrieben, jedoch kann auch eine größere Zahl von Gasen entsprechend mitein ander vermischt werden. In jeder Zuleitung zur Mischkammer muß dabei eine Festdrossel vorgesehen sein, wobei für n Festdrosseln (n-1) Einstelldrosseln notwendig sind, das heißt, alle Festdrosseln bis auf eine müssen mit einer Einstelldrossel versehen sein.The mixing device described is exemplary in described the application for mixing two gases, however can also be associated with a larger number of gases accordingly are mixed together. In each supply line to the mixing chamber a fixed throttle must be provided, whereby for n Fixed chokes (n-1) setting chokes are necessary, that is, all but one of the fixed throttles must have one Setting throttle be provided.

Claims

1. Mixing device for at least two gases, which are supplied from pressurized storage containers via feed lines and a mixing chamber to a pressure system providing the finished gas mixture, with one fixed throttle in each feed line to the mixing chamber, at least one of the fixed throttles being adjustable by means of an associated adjusting throttle arrangement is, with the fixed throttles upstream pressure regulators and with a downstream of the mixing chamber th, the outlet pressure adjusting valve arrangement, characterized in that the valve arrangement ( 20 , 22 , 63-66 ) can be controlled by a downstream pressure sensor ( 21 ) designed as a venturi nozzle that the valve arrangement ( 22 , 63-66 ) has an adjustable switching hysteresis and that the pressure regulators ( 12 , 16 ) are designed as fine pressure regulators with a damping device ( 55 , 56 ), the gas inflow being large when filling the pressure system ( 19 ) compared to the gas outflow uss is.

2. Mixing device according to claim 1, characterized in that the mixing chamber ( 14 ), the fixed throttles ( 13 , 17 ), the adjusting throttle arrangement ( 15 ), the pressure regulator ( 12 , 16 ) and the connecting lines are integrated in a block, the consists of at least two parts ( 25 , 26 ), the mixing chamber ( 14 ) being formed at least little on the mutual contact surfaces.

3. Mixing device according to claim 1 or 2, characterized in that additional lines are formed on the mutual contact surfaces of the two parts ( 25 , 26 ).

4. Mixing device according to one of the preceding claims, characterized in that with a housing ( 41 , 42 ) surrounding setting springs ( 43 , 44 ) of the pressure regulator ( 12 , 16 ) on the block ( 25 , 26 ) are attached, wherein setting members ( 47 , 48 ) are provided on the housing ( 41 , 42 ).

5. Mixing device according to one of the preceding claims, characterized in that the valve arrangement ( 20 , 22 , 63-66 ) on or in the block ( 25 , 26 ) is angeord net.

6. Mixing device according to one of the preceding claims, characterized in that the valve arrangement consists of a pressure control valve ( 20 ) connected into the output line of the mixing chamber ( 14 ), which is controlled by the pressure sensor ( 21 ) via a pressure switching valve arrangement ( 22 , 63-66 ) is taxable.

7. Mixing device according to claim 6, characterized in that the pressure switching valve arrangement as a 3/3-way valve ( 22 ) with two the two switching points determining springs ( 23 , 24 ) is formed, the spring force of which is separately adjustable.

8. Mixing device according to claim 6, characterized in that the pressure switching valve arrangement consists of two valves ( 63 , 64 ) which act in opposite directions on the pressure control valve ( 20 ), each of these valves having an adjustable spring or with a pressure switching valve ( 65 , 66 ) is provided.

9. Mixing device according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting throttle ( 15 ) is connected in parallel to the fixed throttle ( 13 ).

10. Mixing device according to one of the preceding An sayings, characterized in that for n fixed chokes (n- 1) Setting chokes are provided.

11. Mixing device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure regulators ( 12 , 16 ) each have the same regulating pressure.

12. Mixing device according to one of the preceding claims, characterized in that the Dämpfungsvor direction has a control element ( 31 , 32 ) comprising O-ring ( 55 , 56 ).

13. Mixing device according to claim 12, characterized in that the O-ring ( 55 ) in a him from the start side against the control member ( 31 ) pressing bracket ( 59 ) is embedded.

14. Mixing device according to claim 13, characterized in that the holder is designed as an annular, an axial displacement preventing insert ( 59 ) in a guide part ( 33 ) for the control member ( 31 ).

15. Mixing device according to one of claims 12 to 14, characterized in that the O-ring ( 55 , 56 ) is acted upon in the axial direction from both sides by means of feeds ( 60 , 61 ) with the regulated pressure.